本文原载于《半月谈内部版》，经授权转载，作者系NRDC清洁电力项目副主任刘明明和项目协调员邹以宁。 

在雄安新区剧村变电站智慧充电区，插拔枪机器人对一辆电动汽车进行充电  朱旭东 / 摄  

电力和交通两个部门的碳排放，占我国碳排放总量的六成以上，它们的低碳转型是实现“双碳”目标的关键。大力发展新能源发电与新能源汽车,分别是两个部门转型的重要路径。

我国既是全球最大的新能源汽车市场,风电与光伏装机的容量也位居全球第一。电源侧高比例风光的并网，以及用户侧大量电动汽车的随机接入，会给电力系统的安全稳定运行带来严峻挑战。但从另一个角度来看，新能源快速发展为车网协同脱碳提供了一个良机。

电力与交通需相互借力

电力部门的低碳转型,以增加清洁的新能源比重为主要途径,预计2025年风光发电装机占总装机比重将超过三成。大规模、高比例、不可预测的风光等并网发电,需要电力系统具备充足的灵活调节能力。为确保高比例新能源并网后的电力系统安全运行,《“十四五”现代能源体系规划》提出,到2025年,灵活调节电源占比达到24%左右,电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的3%到5%。据中国电力企业联合会发布的《煤电机组灵活性运行政策研究》,我国灵活调节电源装机占比不到6%。大幅度提升电力系统的调节能力迫在眉睫。

交通部门的低碳转型,以提高终端电气化水平为重要策略。在政策和市场的双重驱动下,新能源汽车呈现爆发式增长,且八成以上是纯电动汽车。然而,目前火电在我国电网中占比较高。电动汽车能否实现近零排放,很大程度上取决于电网的“清洁”程度。电网提供的清洁电能比重越高,电动汽车的碳排放水平越低。

硬币的另一面是,电动汽车的爆发式增长给电力部门的脱碳提出了挑战。电动汽车的随机充电和无序充电模式,将加剧电网的尖峰负荷,有可能给电网造成巨大冲击。为满足增加的尖峰负荷需求,电力系统需要大量投资,对配电网进行升级改造和扩容。

作为电力部门和交通部门的交叉点,电动汽车发展路径的选择将直接对这两个部门的脱碳产生重要影响。电动汽车的规模化发展如果是无序的,将影响电网的安全运行。如果电动汽车与电网协同化发展,即车网协同,则能保障电网的稳定性,提升电网的灵活性,支持消纳风光等间歇性发电,节省对配电网进行升级改造的投资。

灵活调节资源或超5亿千瓦

车网协同发展方式多样,目前主要包括有序充电(V1G)和车网双向互动(V2G)两种模式。成本最低且多有实践的是V1G模式,即用户在用电高峰时减少充电;在用电低谷时,或者风光发电供应充足时多充电。当充电运营能力和电网调度能力进一步提升,相关市场环境、标准和通信协议进一步完善后,电动汽车可以通过向电网反向馈电,实现车与网的双向互动,即V2G。电动汽车由此可发挥储能作用。例如,郑州暴雨时一辆电动汽车为几十部手机充电,美国加州大停电时电动汽车为家庭供电,都是车网双向互动的有益尝试。

国家发改委能源研究所、自然资源保护协会(NRDC)和电动汽车百人会合作研究发现,我国车网协同具有巨大的灵活性潜力,且具备技术经济可行性。到“十四五”末,车网协同带来的灵活调节资源预计将在5亿千瓦以上,远超抽水蓄能的预测装机量。研究还显示,对于一般乘用车而言,车网协同成本明显低于储能成本。V1G的经济性尤为突出,消纳光伏和风电的调节成本是储能的1/10到1/20。

此外,国家能源局2021年12月印发的《电力辅助服务管理办法》和《电力并网运行管理规定》明确了电动汽车参与电力辅助服务的主体地位。车网协同成为车主和桩企等从电力市场获益的新渠道。以广东为例,桩企参与需求响应,一方面可以免于限电,另一方面可以获取高额补贴,最高4.5元/度。

优化市场参与策略推动平台数据互通

相比煤电机组改造、建立抽水蓄能等传统灵活调节手段,车网协同具有显著的规模和经济性优势,但可实现的规模和成本容易受到充电设施地理分布、车主出行行为属性等方面的制约。车网互动试点用户也集中反映了多种问题,包括充电设施不足、激励机制复杂、市场门槛过高等。

解决这些问题,需要做好电力系统灵活性资源发展的顶层设计,与时俱进、因地制宜优化灵活性资源布局,降低电力系统低碳转型的整体成本。

在市场机制层面,创造良好的市场环境,坚定参与者信心。国家层面的政策文件,已经提出电动汽车可作为市场主体,参与调频、备用、爬坡、转动惯量等辅助服务。应深入开展试点工作,结合地方出台的实施细则,完善地方实施方案和配套评估考核体系,通过试点展示出的车网协同收益来增强市场信心,扩大参与车网协同的规模。

在基础设施层面,加快配网改造,推动平台数据互通。加快配电网智能化升级改造,大力推动智能电网与电动汽车间能量和信息双向互动,将兼容双向互动的智能化改造作为配电网建设的重要内容。推动跨平台数据互联互通,在保证信息安全的基础上,引入更灵活的机制,满足跨平台的互联互通、跨安全区的数据交换,以及数据的高时效等要求。

在商业模式层面,集中建设充电设施,聚合更多用户参与车网协同。支持充电运营商集中建设、运行充电设施,服务住宅和办公地点的电动汽车用户,稳步提升桩车比,确保电动汽车无障碍接入电网。鼓励采取第三方聚合方式汇集、整合分散的电动汽车资源,在最大程度保持用户出行自由度的基础上,优化电动汽车市场参与策略。